NTP時鐘服務器在鐵路網絡管理中的應用

一、概述

在信息高速發(fā)展的今天，鐵路作為國家的經濟大動脈，與廣大市民生活息息相關，擔負著運送大流量乘客、保證交通暢通的重任，為了保證列車的正點運行和乘客的行程，對時間精準度的要求是非常嚴格的。隨著我國鐵路的發(fā)展速度和鐵路的跨地區(qū)運行，時間的統(tǒng)一變得尤為重要，因此有必要為鐵運建立一個完整的時間同步網絡系統(tǒng)。時間同步系統(tǒng)為鐵路運輸核心功能提供統(tǒng)一的衛(wèi)星標準時間源，使各系統(tǒng)的核心設備全網同步工作，有效的提升鐵路系統(tǒng)的精準工作模式。同時，為鐵路的工作人員及旅客提供標準的統(tǒng)一時間信息。

 

二、系統(tǒng)設備構成

鐵路時鐘同步系統(tǒng)由NTP衛(wèi)星時鐘服務器（NTP網絡母鐘ZRBG1000主時鐘）、網絡交換機、NTP網絡子鐘、傳輸通道（網線）、系統(tǒng)管理軟件、衛(wèi)星信號接收天線等組成。系統(tǒng)構成如圖1所示。

2.1  ZRBG1000 NTP衛(wèi)星時鐘服務器（網絡母鐘）

NTP時間服務器是控制設備時間校準的智能化設備。它從衛(wèi)星上接收基準時間信息，并通過所需的兼容類接口將基準時間信息授時到全網內核心設備上，達到全網智能同步工作的目的。

時鐘系統(tǒng)中的衛(wèi)星網絡母鐘為雙機備份裝置，其中一個作為系統(tǒng)時間信號的主要來源，另一個作為整個時鐘系統(tǒng)的設備備份，以備緊急故障時使用。衛(wèi)星母鐘LCD顯示屏上可顯示年、月、日、時、分、秒時間信息和當前的衛(wèi)星顆數。時鐘系統(tǒng)由衛(wèi)星網絡母鐘、GPS接收天線、天線支架、客戶端軟件等構成；

衛(wèi)星網絡母鐘的多路網絡接口可向機場和車站數字NTP網絡子鐘，也可同時向車站廣播系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、購票系統(tǒng)、檢票系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、停車收費管理系統(tǒng)、內部調度通訊系統(tǒng)、計算機網絡等其他子系統(tǒng)的服務器提供標準時間信號。

2.2  NTP網絡子鐘

網絡子鐘（即時間同步LED顯示屏）安裝于車站候車（機）室、售票廳、站臺、監(jiān)控室等需要顯示時間的場所。

網絡子鐘采用數字式?？娠@示時分、時分秒、年月日星期時分秒，顯示方式可根據現場實際需求訂購，網絡子鐘自動發(fā)送時間同步信號請求，衛(wèi)星時鐘服務器（網絡母鐘）接收到子鐘請求后自動響應并實現時間同步工作。

網絡子鐘（時間同步LED顯示屏）采用堅固、美觀、節(jié)能、環(huán)保一體化的鋁合金框架設計。時鐘的顯示格式和面板可根據用戶需求定制。

2.3 傳輸通道

衛(wèi)星網絡母鐘與NTP網絡子鐘之間的傳輸通道可采用五類、六類網線進行管理通訊線，所有的設備均采用標準RJ45網口。

2.4 系統(tǒng)管理軟件

系統(tǒng)管理軟件可安裝在計算機上，通過網絡傳輸通道，實時監(jiān)控全站時鐘系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

管理軟件可查看本時鐘系統(tǒng)內任何一臺網絡子鐘的運行狀況，可以對本時鐘系統(tǒng)內任何一臺網絡子鐘進行必要的操作（校對、停止、復位、追時、時間設置等）。當系統(tǒng)出現故障時，可準確記錄故障時間和故障部位，能方便地查看維護提供準確數據等。

2.5 衛(wèi)星信號接收天線

衛(wèi)星信號接收天線由衛(wèi)星蘑菇頭和適當長度天線組成，可向衛(wèi)星時鐘服務器（網絡母鐘）提供衛(wèi)星實時同步信號。

 

三、系統(tǒng)功能

時鐘系統(tǒng)基本功能如下:

3.1 同步校對

系統(tǒng)通過衛(wèi)星信號接收天線不間斷接收GPS/北斗衛(wèi)星發(fā)送的時間碼及其相關代碼，并對接收到的數據進行分析，判斷這些數據是否真實可靠。如果數據可靠即被衛(wèi)星網絡母鐘采用，如果數據不可靠便放棄，下次繼續(xù)接收。

網絡子鐘是個獨立的顯示單元，可以脫離衛(wèi)星網絡母鐘單獨運行，同時又能主動請求衛(wèi)星網絡母鐘的標準時間信息，網絡母鐘對其實時校對。為了確保接收到的信息是真實的、可靠的，網絡母鐘對接收到的請求信息進行嚴格分析、判斷，排除干擾信息。

3.2 時間顯示及調整

數字式網絡子鐘時間采用“時分；時分秒；年月日星期”可選模式，調整時間時，網絡子鐘發(fā)出校準請求，衛(wèi)星網絡母鐘接收到請求后立即將精準時間信息發(fā)送出去對子鐘時間進行調整。

3.3 為其他系統(tǒng)提供時間信號

衛(wèi)星網絡母鐘設有多路NTP網絡接口（RJ45）,且每路網口具有獨立MAC地址相互物理隔離互不影響工作，能夠時刻準備為機場火車站及其他各個子系統(tǒng)提供時間同步信號。主要系統(tǒng)包括：通信傳輸系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、調度電話系統(tǒng)、有線廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、ATS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)、AFC系統(tǒng)、EMCS系統(tǒng)等。

3.4 系統(tǒng)監(jiān)測功能

在控制中心設置對時鐘系統(tǒng)進行管理監(jiān)測計算機系統(tǒng)，具有自診斷功能，可進行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等。

中心內管理計算機能夠檢測到子鐘設備的運行狀態(tài)信息，且對檢測到的故障狀態(tài)進行顯示，能實時、詳細地反應系統(tǒng)內部各模塊的狀態(tài)，并能對全系統(tǒng)時鐘進行點對點的控制（復位、停止、校對、追時等）。

系統(tǒng)出現故障時能夠發(fā)出聲光報警，指示故障部位，對故障告警做同步傳輸，提供給值班室的工作人員，并進行故障記錄和打印等工作。

3.5 系統(tǒng)可擴展性

系統(tǒng)擴容時，中心的網絡母鐘可通過擴展設備對需求實時進行擴展，方便各個站點網絡子鐘的增設工作。

3.6 集散控制

系統(tǒng)采用集散控制功能，即分布式系統(tǒng)，中心網絡母鐘、網絡子鐘相互之間通過五類六類屏蔽網線方式連接，在整個系統(tǒng)中相對獨立，任何一部分發(fā)生故障都不會影響整個系統(tǒng)的運行。

 

四、系統(tǒng)配置原則

機場和鐵路火車站點的等級根據旅客最高聚散人數可分為小型站、中型站、大型站及特大站。

小型站因為客流量較小，所需設備數量不多，可采用小尺寸數字網絡子鐘即可；車站按旅客流向一般分為站前廣場、進站大廳、候車室、站臺、出站廳、售票廳、行李包廳等。網絡時鐘系統(tǒng)各個子鐘設置可按上述位置進行功能分區(qū)。

每個分區(qū)可考慮單獨供電，便于維護、檢修。系統(tǒng)接地統(tǒng)一接入車站綜合接地系統(tǒng)，接地電阻應小于1Ω。

系統(tǒng)機柜可安裝在通信機房內，包括主備網絡母鐘、網絡交換機、UPS電源等。

五、系統(tǒng)總結

時鐘同步系統(tǒng)不僅方便企事業(yè)單位的精準計時，更能為他們大大提升工作效率，效率的提高意味著社會公共服務的改善，而企事業(yè)單位對時間的強烈關注，正是他們服務和效率意識的見證。

時鐘同步系統(tǒng)具有業(yè)界領先的環(huán)保性能，引領了都市綠色辦公風潮。隨著現代人生活節(jié)奏的不斷加快，網絡化的普及，對時間精準度的需求也是越來越高，尤其是當前的機場、鐵路（地鐵和火車站）、醫(yī)院、學校、政府機關、企事業(yè)單位等正好迎合了他們的需求，為他們解決實實在在的問題。

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